JAK VYBRAT SPRÁVNÝ UV DEZINFEKČNÍ SYSTÉM PRO RECIRKULAČNÍ SYSTÉMY AKVAKULTURY (RAS)
Podle zprávy Organizace OSN pro výživu a zemědělství (FAO) je akvakultura nejrychleji rostoucím odvětvím výroby potravin na světě. Zpráva FAO uvádí, že do roku 2030 bude svět jíst o 20 procent více ryb než v roce 2016. Do té doby má produkce akvakultury dosáhnout 109 milionů tun, což je ve srovnání s rokem 2016 tempo růstu o 37 procent.
To povede k rostoucí akvakultuře založené na pevnině, včetně hospodaření v systémech recirkulace akvakultury (RAS). RAS bude hrát v budoucnosti akvakultury ještě větší roli, protože je schopen:
·Minimalizujte hrozbu úniku kulturních ryb
·Zlepšit kontrolu nemocí a parazitů
· Vytvořte lepší řízení kvality vody (teplota, množství kyslíku, obsah živin a nerozpuštěných látek)
·Zlepšit kontrolu uvolňování živin do životního prostředí
Ryby rostoucí v kontrolovaném prostředí v nádržích, často s vysokou hustotou, kladou vysoké požadavky na kvalitu vody a výkon zařízení.
V systémech recirkulace akvakultury (RAS) je mikrobiologická bezpečnost nasávané vody klíčová, aby bylo zaručeno, že se do kontrolovaného prostředí nedostanou žádné choroby, protože představuje obrovskou hrozbu pro vysoce hodnotnou produkci, která může vést k významným ekonomickým ztrátám. Běžně používanou dezinfekční metodou pro ochranu přívodu vody je dezinfekce ultrafialovým zářením (UV), a to díky jeho obrovskému množství výhod.
Zde je pět klíčových faktorů, které vám pomohou při výběru správného UV dezinfekčního systému
1.Zajištění dostatečné předfiltrace před UV ošetřením
UV dezinfekce je extrémně účinná metoda proti patogenním mikroorganismům. V mnoha případech však UV vyžaduje dostatečnou předfiltraci před úpravou UV zářením, aby se odfiltrovaly větší částice a pevné látky, které by mohly vytvořit stínící efekt (stínění) pro potenciálně škodlivé mikroorganismy, což by jim bránilo dostat se do potřebné expozice UVC světlu.
Správná metoda předfiltrace a velikost ok/pórů závisí na mnoha faktorech, jako je průtok, počet suspendovaných pevných látek, typ nasávané vody a propustnost UV záření. UV propustnost (UVT) popisuje účinnost UV dezinfekce měřením procenta světla, které projde vzorkem vody (často 10 mm) při vlnové délce 254 nm.
UVT se může výrazně lišit mezi mořskou vodou, brakickou vodou, sladkou vodou a místem příjmu. Například povrchová voda je na mnoha místech ve Skotsku a Norsku zbarvena huminovými látkami. Hodnota UVT pod 60 % není pro nasávanou vodu neobvyklá, což znamená, že UVT v RAS bude ještě nižší.
Bakterie a viry se také liší velikostí, což je třeba vzít v úvahu při navrhování předfiltrace. Zejména v chovu lososů vzrůstá poptávka po ultrafiltračních (UF) systémech, protože jsou schopné odstranit bakterie a viry z vody až do 4log (odstranění virů). UV ošetření a ultrafiltrace v kombinaci jsou schopny vytvořit tzv. „dvojitou bariéru“ proti nemocem, protože se vzájemně doplňují.
Směrnice Norského veterinárního institutu doporučují jako minimum, aby< před="" uv="" ošetřením="" by="" měla="" být="" aplikována="" 300="" µm="" filtrace/screening.="" obecným="" pravidlem="" však="" stále="" je="" mít="" předfiltraci="" do="" 40="" mikronů="" a="" 3="" ntu="" v="">
2. Správné dimenzování sacího UV systému
Správné dimenzování UV systému je nejdůležitějším faktorem pro zajištění ochranného „firewallu“ proti mikroorganismům v systému úpravy vstupní vody. Správné dimenzování zahrnuje několik faktorů, včetně správně aplikované dávky UV záření, technologie lampy, hydraulické účinnosti UV systému a jeho schválení pro použití při příjmu akvakultury.
Jak aplikovat správnou dávku UV záření
UV záření inaktivuje mikroorganismy poškozením jejich DNA a RNA, což jim brání v rozmnožování a vyvolává infekci. Schopnost inaktivace mikroorganismů UV zářením závisí na aplikované dávce UV záření (také nazývané fluence), obvykle jako mJ/cm2 nebo J/m2, která je součinem intenzity UV záření, doby setrvání a propustnosti UV záření vodou. Absorbance DNA je vysoká mezi germicidním rozsahem 200 – 300 nm, což povede k účinné dezinfekci primární při 254 nm.
V buňkách existují mechanismy, které opravují poškození DNA/RNA. Čím nižší je dávka UV záření aplikovaná na mikroorganismus, tím vyšší je možnost fotoreaktivace (světlem katalyzovaná oprava) a mechanismů opravy temného prostoru. Výzkum však ukázal, že neexistuje téměř žádný potenciál pro fotoreaktivaci nad dávkou UV záření 15 mJ/cm2 při použití běžných technologií UV lamp.
Je důležité porozumět cílové dávce UV záření, aby bylo možné účinně dezinfikovat vodu přicházející na farmu. Obecně jsou bakterie citlivější na UV záření než většina ostatních virů. Například v odvětví lososovitých jsou nejčastěji zacílenými mikroorganismy s minimem snížení o 3 log (99,9 %):
· Virus infekční nekrózy pankreatu (IPNV)
·Aeromonas salmonicida
· Vibrio anguillarum
· Virus infekční lososové anémie (ISAV)
· Vibrio salmonicida
· Yersinia ruckeri
IPNV je také jedním z nejvíce UV odolných virů uváděných ve vědecké literatuře, vyžaduje UV dávku minimálně 246 mJ/cm2.
Jak vybrat nejlepší technologii lampy pro UV systém nasávané vody
UV systémy založené na amalgámových nízkotlakých vysokovýkonných UV lampách (LPHO) poskytují monochromatické UV záření o vlnové délce 253,7 nm, což z nich dělá nejběžněji používané systémy pro dezinfekci v akvakultuře. Ke zničení zbytků ozonu lze také použít UV záření založené na technologii nízkotlakých lamp. Zbytky ozonu se ničí UV světlem o vlnových délkách 250 – 260 nm.
Dostupné jsou také UV systémy založené na technologii středotlakých lamp, které dodávají UV světlo v širším spektru (200 – 400 nm), ale nejsou tak běžně používané pro dezinfekci v pozemní akvakultuře z důvodu vyšších provozních nákladů v nepřetržitém provozu.
Ve srovnání s amalgámovými nízkotlakými vysokovýkonnými výbojkami (LPHO) spotřebují středotlaké (MP) výbojky více elektrické energie na jednotku germicidního světelného výkonu než výbojky LPHO vyžadující 2-3krát více energie. Výbojky MP obecně přeměňují pouze 15 % svého vstupního wattu na použitelné UV-C watty, zatímco nízkotlaké výbojky mohou mít účinnost až 40 %. Kromě toho může vyšší provozní teplota výbojek MP (až 900 °C) zvýšit zanášení křemenných objímek. To zvyšuje potřebu čištění objímky, což má za následek vyšší frekvenci výměny znečištěných součástí, jako jsou objímky lamp a okénka senzorů.
UV systémy založené na technologii MP lampy mají své výhody, když aplikace vyžaduje vysokou intenzitu UV záření na malé ploše. Nejlepším příkladem je instalace na studnu, stejně jako další aplikace, kde je instalační prostor velmi omezený a není vyžadován nepřetržitý provoz.
Rozhodnutí použít UV systém založený na konkrétní technologii UV lampy by se mělo řídit provozními a konstrukčními výhodami, přičemž je třeba vzít v úvahu vlastnosti UV lampy a zejména podmínky specifické pro dané místo.
Zajištění optimální hydraulické účinnosti UV systému
Hydraulická účinnost znamená optimální a stejnou UV expozici všech možných patogenů procházejících komorou s minimálním poklesem tlaku.
Problémy s dosažením rovnoměrného promíchání vody jsou často výsledkem neoptimalizovaných rychlostí proudění v celém UV reaktoru způsobených nesprávnou konfigurací reaktoru a konfigurací UV lampy, která neodpovídá charakteristikám vody. Například UV lampa uspořádaná napříč ke vstupnímu toku bude mít za následek velmi krátkou dobu zadržení na obou stranách UV lampy a v blízkosti stran stěny reaktoru.
UV lampy uspořádané rovnoběžně se vstupním tokem poskytují prodlouženou retenční dobu, což vede k rovnoměrnější distribuci toku, což vede k rovnoměrnému rozložení dávky, což má za následek téměř ideální výkon.
Rovnoměrné míchání pro další zvýšení dávky UV záření je často zesíleno použitím vnitřních přepážek vodítek. Konečné hydraulické chování vody v UV reaktoru je analyzováno pomocí Computational Fluid Dynamics (CFD analýza), jak je vidět na obrázku výše.
Celkově lze říci, že celková dávka UV záření dodávaná různými konfiguracemi reaktoru a poměry výkonu budou kolísat v důsledku různých propustností UV záření vody a průtokových rychlostí, jakož i různých intenzit UV lamp.
Získání schválení UV systému specifického pro akvakulturu
Vzhledem k tomu, že na světě existuje mnoho výrobců UV systémů, certifikáty poskytované důvěryhodnými společnostmi se stávají aktuální, aby byla zajištěna platnost produktů výrobců.
AGUA TOPONE byl oficiálně schválen Norským veterinárním institutem (NVI). NVI je biomedicínský výzkumný ústav a přední národní centrum odborných znalostí v oblasti biologické bezpečnosti ryb a suchozemských živočichů.
Navíc byla tato technologie ověřena pro úpravu vody prostřednictvím programu EU Environmental Technology Verification (ETV). ETV je validace, která ověřuje technologie prostřednictvím kvalifikovaných třetích stran pomocí výsledků testů, aby bylo zajištěno, že výkonnost environmentální technologie je vědecky ověřena.
3. Provozní optimalizace systému UV dezinfekce
Zkoumání provozní optimalizace systému UV dezinfekce je přínosné pro několik faktorů, jako je nákladová efektivita, úspora času a zvýšená bezpečnost.
Důležitým ekonomickým aspektem je hledání toho, jak provozovat UV systém energeticky účinným způsobem při zachování požadované úrovně dávky UV záření. UV systém by měl fungovat na základě příchozího proudu vody a cílené dávky UV záření. Například, pokud průtok není na svém vrcholu, UV systém by měl být schopen ztlumit lampy, aby šetřil energii při zachování cílené dávky UV záření, což je funkce známá také jako „dávková stimulace“. Kromě toho by měl být schopen dát signál pro průtokové relé, aby zastavilo průtok v případech poruchy.
Podle schválení NVI je povinné připojit průtokové relé k ventilu nebo podobnému zařízení, které řídí průtok vody UV jednotkou.
Jak monitorovat výkon UV dezinfekčního systému
UV systém musí být vybaven vhodným monitorovacím systémem, aby bylo možné sledovat stav uvnitř reaktoru. Intenzita UV záření, průtok, provozní hodiny lampy, dávka UV záření, výkon jednotlivých UV lamp a teplota v komoře by měly být nepřetržitě monitorovány PLC systému. Kromě toho by měly být v protokolu minimálně uchovávány následující údaje:
·Datum a čas
·Teplota
·Hodnota ozáření
·UV dávka
· Průtok proudu
·Maximální povolený průtok
·Nastavená hodnota dávky UV záření
Vliv na výkon automatického systému stírání v systému UV dezinfekce
Jak již bylo zmíněno dříve, charakteristiky vstupní vody se mohou výrazně lišit. UV systém ztratí svou optimální dezinfekční schopnost, pokud se na křemenných pouzdrech chránících UV lampy usadí.
Existují různé typy znečištění v závislosti na zdroji vody. Obecně platí, že pokročilý robustní automatický systém stírání je účinný i proti nejhouževnatějšímu usazování vodního kamene bez nutnosti chemického čištění CIP (clean-in-place). To vede k eliminaci manipulace s nebezpečnými chemikáliemi, dodatečných nákladů, prostojů a provozních nákladů při zachování chodu systému.
Jak vybrat správný materiál pro UV reaktor a rozvaděč
V závislosti na zdroji nasávané vody může být prostředí velmi korozivní vlivem slané nebo vzdušné vlhkosti. To může být náročné nastavení pro běžně používané materiály v UV reaktorech a řídicích skříních.
AGUA TOPONE vyvinula UV stabilizovaný polypropylen (PP), který je díky své nekorozivní konstrukci odolný materiál pro aplikace s teplou mořskou vodou. Pro aplikace se studenou mořskou a sladkovodní vodou jsou AGUA TOPONE vyrobeny z vnitřní a vnější elektrolyticky leštěné SS316L. To zajišťuje zvýšenou odolnost proti korozi na vnější straně a zvýšený výkon UV záření díky vnitřnímu odrazu na vnitřní straně.
Všechny ovládací skříně jsou vyrobeny z plastu vyztuženého skleněnými vlákny (GFRP) s pasivním nebo aktivním chlazením, díky čemuž jsou vnitřky skříní chráněny před vnějšími vlivy.
4. Údržba UV dezinfekčního systému
Účinná UV dezinfekce vyžaduje pravidelnou údržbu UV systému. Frekvence údržby se u různých výrobců velmi liší v závislosti na zdroji napájení, robustnosti a spolehlivosti systému.
Všechny systémy AGUA TOPONEUV jsou navrženy tak, aby vyžadovaly absolutní minimum údržby, používají robustní a odolné komponenty, které poskytují výjimečný provozní komfort. Desítky let výzkumu, vývoje a inovací umožnily našim zákazníkům poskytnout spolehlivé systémy, které jsou levné na instalaci a provoz a zároveň dostatečně bezúdržbové, aby je mohli používat i laici.
5. Správná komunikace mezi výrobcem a koncovým zákazníkem
V neposlední řadě nelze podceňovat důležitost správné komunikace mezi výrobcem UV systému a provozovatelem systému RAS.
Výběr dodavatele s plnou technickou podporou je extrémně důležitý v případě nouze, kdy je potřeba rychlá provozní podpora. To zdůrazňuje potřebu 24hodinové podpory s technickými inženýry připravenými pomoci bez ohledu na časové pásmo.
AGUA TOPONE je výrobce UV dezinfekčních systémů, který svým zákazníkům poskytuje komplexní podporu v průběhu celého procesu, od stanovení požadavků až po probíhající provozní proces. Naše odpovědnost nekončí, jakmile je systém odeslán.
Neváhejte nás kontaktovat, pokud chcete více informací o tom, jak vám můžeme pomoci.
